Question

14．某物理興趣小組的同學，用煤爐給10kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線．水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），煤的熱值約為3×10⁷J/kg．求：
（1）用煤爐給水加熱，是將煤的化學能最終轉化為水的內能．
（2）經過6min時間加熱，水所吸收的熱量；
（3）若煤爐燒水時的熱效率為42%，則至少需要燃燒煤的質量是多少？

Answer 1

分析 （1）燃料的燃燒都是將化學能轉化為內能；
（2）由圖知，經過6min時間加熱，水升高的溫度值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出需要放出的熱量，根據Q=mq求出需要的煤．

解答 解：（1）用煤爐給水加熱，是將煤的化學能轉化為水的內能；
（2）經過6min時間加熱，水溫由20℃升高到80℃，
水所吸收的熱量；
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁶J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得煤燃燒需放出熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{42%}$=6×10⁶J，
由Q_放=mq得，燃燒煤的質量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{6×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J}$=0.2kg．
答：（1）化學；內；
（2）經過6min時間加熱，水吸收2.52×10⁶J熱量；
（3）若煤爐燒水時的熱效率為42%，則至少需要燃燒0.2kg煤．

點評 本題考查了學生對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運用，能從液體的溫度隨時間變化的圖象搜集有關信息是本題的關鍵．